Question

11．一種名為“污漬爆炸鹽”的洗滌產(chǎn)品能高效去除衣物上的頑固污漬，是當(dāng)前使用最為廣泛的洗滌助劑之一．某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)在老師的指導(dǎo)下對該產(chǎn)品開展了以下探究活動．
【查閱資料】“污漬爆炸鹽”的主要成分是過碳酸鈉（Na₂CO₄，相對分子質(zhì)量為122），它是一種白色粉末，易溶于水，且能與水反應(yīng)，生成一種碳酸鹽和一種強氧化性的物質(zhì)．
【實驗探究一】過碳酸鈉的性質(zhì)
為探究過碳酸鈉的性質(zhì)，同學(xué)們設(shè)計了以下實驗，請按要求完成表格內(nèi)容：

序號	實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗分步結(jié)論（或解釋）
①	向盛有過碳酸鈉固體的試管中加入適量水	固體溶解	過碳酸鈉易溶于水， 能與水發(fā)生反應(yīng)．
②	向序號①的所得溶液中加入適量的二氧化錳粉末	有大量氣泡 產(chǎn)生	2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑
③	將帶火星的木條置于試管口	木條復(fù)燃	序號②試管中產(chǎn)生的氣體是； 過碳酸鈉溶于水能生成過氧化氫．
④	取序號③試管中的上層清液加入氯化鈣溶液	產(chǎn)生白色 沉淀	反應(yīng)的化學(xué)方程式Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl．
小結(jié)	過碳酸鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式是Na2CO4+H2O═Na2CO3+H2O2．

【實驗探究二】過碳酸鈉的含量測定
同學(xué)們經(jīng)討論設(shè)計了如圖所示的實驗裝置．圖中裝置B盛裝氫氧化鈉溶液，C盛裝澄清石灰水，D盛裝濃硫酸，E、F均裝入干燥的堿石灰（主要成分：氧化鈣和氫氧化鈉的固體混合物；可吸收二氧化碳和水蒸氣）．

【實驗討論】
（1）①稱量裝置E的質(zhì)量；②組裝好裝置，檢查氣密性，裝入藥品；③關(guān)閉活塞K，打開活塞K₁，通入氮氣；④關(guān)閉活塞K、K₂，打開活塞K₁、K₃、K₄，通入一段時間的氮氣；⑤依次關(guān)閉活塞K₁、K₃、K₄，打開活塞K K₂、，直到反應(yīng)不再進行；⑥再次稱量裝置E的質(zhì)量．
以上實驗步驟的正確順序是D；
A．①②③④⑤⑥B．②①④⑤③⑥C．①②④⑤③⑥D(zhuǎn)．②④①⑤③⑥
（2）關(guān)閉活塞K、K₂，打開活塞K₁、K₃、K₄，通入一段時間的氮氣排出裝置中原有的空氣，此時裝置B的作用是除去原有空氣中的二氧化碳，防止空氣中的二氧化碳進入E裝置；
（3）反應(yīng)完全后關(guān)閉活塞K，打開活塞K₁，通入氮氣的目的是將裝置中殘留的二氧化碳排出，被E裝置充分吸收；
（4）同學(xué)們稱取6.63g含碳酸鈉雜質(zhì)的過碳酸鈉樣品（不含其他雜質(zhì)）進行實驗，根據(jù)實驗后E裝置增重2.42g，求該樣品中過碳酸鈉的含量（寫出計算過程，結(jié)果保留小數(shù)點后一位）．
（5）裝置F的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入E裝置，干擾實驗，若不連接裝置F，測定的過碳酸鈉含量會偏低（填“偏高”或“偏低”）．

Answer 1

分析 【實驗探究一】①過碳酸鈉溶于水時，反應(yīng)生成碳酸鈉和過氧化氫；
③過氧化氫遇二氧化錳能分解生成氧氣，所以可以用帶火星的木條來檢驗；
④碳酸鈉能和氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，根據(jù)反應(yīng)物、生成物和條件書寫方程式；
實驗小結(jié)：根據(jù)質(zhì)量守恒定律和過碳酸鈉與水反應(yīng)的規(guī)律書寫化學(xué)方程式．
【實驗探究二】
（1）根據(jù)氫氧化鈉可以與二氧化碳反應(yīng)，除去二氧化碳分析；
（2）根據(jù)實驗要求分析解答；
（3）根據(jù)堿石灰的成分和作用分析；
（4）根據(jù)碳酸鈉與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳；當(dāng)氣體通過濃硫酸時被干燥，通入E中裝入堿石灰吸收其中的二氧化碳，利用二氧化碳的質(zhì)量求出樣品中過碳酸鈉的含量；
（5）E、F均裝入干燥的堿石灰，F(xiàn)裝置可以防止空氣中的成分進入E裝置被吸收．

解答 【實驗探究一】①向盛有過碳酸鈉固體的試管中加入適量水，目的是讓過碳酸鈉溶于水且能與水反應(yīng)；
③根據(jù)題給條件可知，過碳酸鈉溶于水時，反應(yīng)生成碳酸鈉和過氧化氫，向序號①的所得溶液中加入適量的二氧化錳粉末，產(chǎn)生了大量的氣體，可使帶火星的木條復(fù)燃，說明該氣體是氧氣，進一步說明了含有過氧化氫溶液；
④碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和氯化鈉，方程式為：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
實驗小結(jié)：由于過碳酸鈉與水反應(yīng)生成碳酸鈉和過氧化氫，說明過碳酸鈉中含氧量比碳酸鈉高，并且過碳酸鈉的相對分子質(zhì)量為122；碳酸鈉的相對分子質(zhì)量為106，所以過碳酸鈉應(yīng)為Na₂CO₄；過碳酸鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₄+H₂O=Na₂CO₃+H₂O₂；
【實驗探究二】
（1）根據(jù)實驗要求，組裝好裝置，檢查氣密性，裝入藥品，關(guān)閉活塞K、K₂，打開活塞K₁、K₃、K₄，通入一段時間的氮氣；稱量裝置E的質(zhì)量，依次關(guān)閉活塞K₁、K₃、K₄，打開活塞K₂、K；關(guān)閉活塞K，打開活塞K₁，通入氮氣；再次稱量裝置E的質(zhì)量．
（2）氫氧化鈉可以與二氧化碳反應(yīng)，除去空氣中的二氧化碳，防止空氣中的二氧化碳進入E裝置；
（3）過碳酸鈉溶于水時，反應(yīng)生成碳酸鈉和過氧化氫，過氧化氫在二氧化錳作用下生成水和氧氣；碳酸鈉與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳；當(dāng)氣體通過濃硫酸時被干燥，通入E中裝入堿石灰吸收其中的二氧化碳；實驗完畢后通入氮氣的目的是將裝置中的氣體排出，被E裝置完全吸收；
（4）設(shè)該樣品中過碳酸鈉的質(zhì)量為x，則碳酸鈉的質(zhì)量為：6.63g-x，
實驗后E裝置增重2.42g，說明反應(yīng)生成了2.42g二氧化碳，
Na₂CO₄+H₂O=Na₂CO₃+H₂O₂，Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑，
   122                106                    106                                    44
    x                   $\frac{106x}{122}$             $\frac{106x}{122}+6.63g+x$                   2.42g
$\frac{106}{\frac{106x}{122}+6.63g+x}$=$\frac{44}{2.42g}$
x=6.1g，
該樣品中過碳酸鈉的含量為：$\frac{6.1g}{6.63g}$×100%=92%，
（5）F裝入干燥的堿石灰，F(xiàn)裝置可以防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入E裝置被吸收，這樣E裝置在測定前后的質(zhì)量差值偏大，計算出了樣品中碳酸鈉的含量偏高，過碳酸鈉的含量偏低．
故答案為：

序號	實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗分步結(jié)論（或解釋）
①	向盛有過碳酸鈉固體的試管中加入適量水	固體溶解	過碳酸鈉易溶于水， 能與水發(fā)生反應(yīng)．
②	向序號①的所得溶液中加入適量的二氧化錳粉末	有大量氣泡 產(chǎn)生	2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑
③	將帶火星的木條置于試管口	木條復(fù)燃	序號②試管中產(chǎn)生的氣體是 O2； 過碳酸鈉溶于水能生成過氧化氫．
④	取序號③試管中的上層清液加入氯化鈣溶液	產(chǎn)生白色 沉淀	反應(yīng)的化學(xué)方程式 Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl．
小結(jié)	過碳酸鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式是 Na2CO4+H2O═Na2CO3+H2O2．

（1）D；
（2）除去原有空氣中的二氧化碳，防止空氣中的二氧化碳進入E裝置；
（3）將裝置中殘留的二氧化碳排出，被E裝置充分吸收；
（4）該樣品中過碳酸鈉的含量為92%；
（5）防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入E裝置，干擾實驗；偏低．

點評 本題主要考查同學(xué)們的實驗分析能力，難度較大，記住氧氣的檢驗方法，掌握過氧化氫和碳酸鈉的性質(zhì)，能夠根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)來選擇合適的方法來對物質(zhì)加以驗證，其中檢驗碳酸鹽常用的方法是用稀鹽酸和氯化鈣等．